【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及硼中子俘获治疗，尤其涉及一种加速器中子源混合辐射场量化方法。
技术介绍
1、硼中子俘获疗法(boron neutron capture therapy)简称bnct，是一种肿瘤治疗方法，通过硼-10同位素对中子的高俘获概率来达到治疗肿瘤的目的。该疗法的基本原理是，患者首先会被注射含有硼-10同位素的化合物。然后，患者接受中子束的照射，这些中子会与硼-10发生俘获反应，释放出一个α粒子和一个氦离子，这对肿瘤组织有很高/的局部杀伤作用。由于硼-10同位素对中子的高俘获截面(俘获概率)以及反应产物的高能量释放，bnct在肿瘤治疗中具有潜在的优势。因为中子束只会与带有硼-10的肿瘤细胞发生作用，相对于周围正常组织，可以实现更加精准的肿瘤治疗，从而减少了对健康组织的损伤。
2、加速器中子源由于几何设计复杂、材料成分众多，属于典型的大规模中子输运问题，尤其对于加速器中子源的机头出口的超热中子注量率的计算，需满足国际原子能机构的相关标准方可开展癌症患者的中子治疗，为确定加速器中子源的机头出口的混合辐射场数值以及超热中子注量率，需要对加速器中子源的混合辐射场进行量化。现有技术中，对加速器中子源的混合辐射场进行量化最重要的是加速器中子源混合辐射场输运方程的确定，在确定论计算加速器中子源混合辐射场输运方程过程中，需要使用子空间方法的群内输运方程迭代算法，而群内输运方程迭代算法往往迭代计算用时较长，不能满足实际治疗的需要。
技术实现思路
1、为克服现有技术的不足，本专利技术提出
2、本专利技术的技术方案是这样实现的：一种加速器中子源混合辐射场量化方法，包括步骤：
3、s1，建立加速器中子源模型，对加速器中子源模型进行网格剖分，获得网格内的核子材料密度，采用蒙卡方法进行均匀化，获得局部均匀多群常数，该多群常数将用于后续的输运计算求解；
4、s2，计算加速器中子源混合辐射场输运方程，包括步骤：
5、s21，基于子空间方法的群内输运方程迭代算法；将并行扫描算法与子空间方法结合，保证迭代格式的并行计算，包括步骤：
6、s211，多群混合辐射场输运方程经多群近似、离散纵标近似和差分离散后的第g群的线性系统，写作如下算子形式：
7、mhψh＝nthhφh+rh (12)
8、φh＝eψh (13)
9、其中，ψh为第h群角通量向量；φh为第h群通量矩向量；rh为第h群源向量，它包含了h'群到h群的外散射源和裂变源；mh为混合辐射场输运算子；e为角通量到矩通量的映射算子；n为矩通量到角通量的映射算子；
10、算子mh的存储量太大，为了避免存储mh，将mh的逆作用于(3)式，可以得到：
11、s212，将式(5)写成标准形式如下：
12、bhφh＝ch (15)
13、
14、
15、对式(6)应用子空间方法进行计算，包括步骤：
16、s2121，由h群外源rh经过一次并行输运扫描，得到方程的右端项ch；
17、s2122，由初始通量计算初使残差及初始基向量v0＝s0/||s0||2，其中
18、s2123，对前一步的迭代基向量vi-1执行矩阵bh的操作，再进一步计算当前迭代步的基向量vi，以及计算矩阵ii；
19、s2124，根据矩阵ii计算当前步的极小残差gi，及当前步的近似解yi；
20、s2125，如果gi满足收敛准则，则退出计算，yi即为求得的近似解，否则执行步骤s2123；
21、s22，对迭代矩阵bh进行预处理，改变迭代矩阵的性质，加速子空间方法的收敛，包括步骤：确定作为子空间方法的物理预条件子，此时具体的预条件表达式为:
22、n＝(g+d-1thh) (18)；
23、s23，将群内混合辐射场输运方程扩展至多群形式，在多群混合辐射场输运方程上应用子空间方法对能群间的依赖解耦，实现能群间的并行计算，包括步骤：
24、将式(6)右端的源项按能群展开：
25、
26、其中，h为最大能群数，rg,h为第h群的裂变源，thh′表示第h'到第h群的散射矩阵，将上述h个方程写成矩阵形式，有：
27、
28、
29、
30、其中，对式(16)应用子空间迭代方法，实现在能群空间的并行计算；
31、s3，基于建立的加速器中子源网格剖分模型和s2所述加速器中子源输运方程，完成加速器中子源混合辐射场输运计算，从而获得加速器中子源出口位置的混合辐射场数值以及超热中子注量率。
32、进一步地，所述s3还包括步骤：如果超热中子注量率的数值小于国际原子能机构规定的数值，则提示加速器控制大厅的操作员开展问题排查工作，以直到超热中子注量率数值重新大于或等于国际原子能机构规定的数值为止。
33、进一步地或更进一步地，s3还包括步骤：在控制大厅的显示屏上予以实时显示载加速器中子源的混合辐射场数值。
34、本专利技术的有益效果在于，与现有技术相比，本专利技术可以快速地获得混合辐射场数值，以便快速地检验加速器中子源超热中子注量率是否符合国际原子能机构关于医用中子的超热中子注量率的标准。
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1.一种加速器中子源混合辐射场量化方法，其特征在于，包括步骤：
2.如权利要求1所述的加速器中子源混合辐射场量化方法，其特征在于，所述S3还包括步骤：如果超热中子注量率的数值小于国际原子能机构规定的数值，则提示加速器控制大厅的操作员开展问题排查工作，以直到超热中子注量率数值重新大于或等于国际原子能机构规定的数值为止。
3.如权利要求1或2所述的加速器中子源混合辐射场量化方法，其特征在于，S3还包括步骤：在控制大厅的显示屏上予以实时显示载加速器中子源的混合辐射场数值。
【技术特征摘要】
1.一种加速器中子源混合辐射场量化方法，其特征在于，包括步骤：
2.如权利要求1所述的加速器中子源混合辐射场量化方法，其特征在于，所述s3还包括步骤：如果超热中子注量率的数值小于国际原子能机构规定的数值，则提示加速器控制大厅的操作员开展...
【专利技术属性】
技术研发人员：王盛，李志峰，
申请(专利权)人：华硼中子科技杭州有限公司，
类型：发明
国别省市：
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